dasar teori mekanika batuan

7/25/2019 Dasar Teori Mekanika Batuan

1/18

1

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Perilaku Batuan

Batuan mempunyai perilaku yang berbeda-beda pada saat menerima

beban. Perilaku ini dapat ditentukan dengan pengujian di laboratorium

yaitu dengan pengujian kuat tekan.

2.1.1 Elastik

Batuan dikatakan berperilaku elastik apabila tidak ada deformasi

permanen pada saat tegangan dihilangkan (dibuat nol). Dari kurva

tegangan-regangan hasil pengujian kuat tekan terdapat dua macam sifat

elastik, yaitu elastik linier dan elastik non linier.

!"

t

#lastik non $inier

(reversible)

#lastik $inier(reversible)

(a) (b) (c)

Gambar 2.1 : (a,b) ur!a te"an"an#re"an"an, ($) ur!a re"an"an#%aktuuntuk &erilaku elastik linier 'an elastik nn linier


2/18

2.1.2 Elast Plastik

Perilaku plastik batuan dapat dicirikan dengan adanya deformasi

(regangan) permanen yang besar sebelum batuan runtuh atau hancur

(failure).

%#

!"

r

t

r

(a) (b)

Gambar 2.2 : (a) ur!a te"an"an#re"an"an 'an (b) ur!a re"an"an#%aktuuntuk &erilaku batuan elast &lastik

2.2 Siat *isik 'an Siat +ekanik Batuan

Batuan mempunyai sifat-sifat tertentu yang dapat dikelompokkan menjadi

dua, yaitu &

. 'ifat fisik batuan, seperti & berat isi, specific gravity, porositas,

void ratio, kadar air dan derajat kejenuhan.

. 'ifat mekanik batuan, seperti & kuat tekan, kuat tarik, modulus

elastisitas dan rasio Poisson.

edua jenis sifat batuan dapat dilakukan baik dilaboratorium maupun

dilapangan.


3/18

2.2.1 Pembuatan Per$nt atau Sam&el Batuan

Pembuatan percontoh dapat dilakukan dengan dua cara, yang pertama

dilaboratorium dilakukan dari blok batu yang diambil dilapangan kemudian

dibor dengan penginti laboratorium untuk mendapatkan percontoh

berbentuk silinder dengan diameter *"-+" mm dan tingginya dua kali

diameternya. 'edangkan cara kedua dilakukan dengan pemboran inti

langsung kedalam batuan yang akan diselidiki dilapangan.

2.2.2 Penentuan Siat *isik Batuan

Penimban"an Berat Per$nt,

n ! berat percontoh asli natural (gram)

o ! berat percontoh kering (gram)

! berat percontoh jenuh (gram)

a ! berat percontoh jenuh / berat air / berat bejana (gram)

b ! berat percontoh jenuh tergantung di dalam air / berat

air / berat bejana (gram)

s ! berat percontoh jenuh didalam air (a-b)

o-s ! volume percontoh tanpa pori-pori (cm0)

-s ! volume percontoh total (cm0)

Penentuan Siat *isik Batuan

Berat isi asli(natural density), =n

(gram cm0) 1111.

- s

Berat isi kering (dry density),

d

=o

(gram cm0)..111.

s


4/18

Berat isi jenuh (saturated density),

s

o

=s

(gram cm0)1.0

s

'pecific gravity, 2' = o s (gram cm0)111111..1..3

Berat isi air

adar air (ater content), =n o

4""5o

Derajat kejenuhan, '6 =n - o

4""5 o

(5) ..11..*

(5) 11111...7

Porositas, n = n - o 4""5 s

(5)111111111..1..+

8oid ratio, e =n

11111111111111111..11...9- n

2.2.- Penentuan Siat +ekanik Batuan

Pengujian untuk menentukan sifat mekanik batuan dapat dilakukan

diantaranya dengan pengujian dibaah ini &

Pen"uian uat Tekan Bebas (/n$nine'0m&ressi!e

Stren"t,)

Pengujian ini menggunakan mesin tekan untuk menekan percontoh

batu yang berbentuk silinder, balok atau prisma dari satu arah

(uniaksial).

Perbandingan antara tinggi dan fiameter percontoh (lD)

mempengaruhi nilai kuat tekan batuan. :ntuk perbandingan lD !

kondisi tegangan triaksial saling bertemu sehingga akan

memperbesar nilai kuat tekan batuan untuk pengujian kuat tekan

digunakan ; lD ; ,*.


5/18

P P

PP

(a) (b)

'ebelum sesudah tes bidang pecah

(c)

'ebelum sesudah test bidang pecah

(d)

Gambar 2.- : Penebaran te"an"an 'i'alam &er$nt batu (a) teritis 'an(b) eks&erimental, ($) Bentuk &e$aan teritis 'an

(') Bentuk &e$aan eks&erimental


6/18

:kuran percontoh

lD ,* lD ! lD !

l

D (a)

ondisi triaksial (tegangan)

ondisi :niaksial

(b)

Gambar 2. : 'isi te"an"an 'i'alam &er$nt untuk l3D berbe'a

(a) l3D 4 1 (b) l3D 4 2

'ebelum pengujian sesudah pengujian

(a) l l

6egangan aksial, a

!l

D

l(b) 6egangan lateral, l !

D

(c) 6egangan volumik, v ! a / l

Gambar 2.5 : Re"an"an an" 'iasilkan 'ari &en"uian kuat tekan batuan

(a) re"an"an aksial, (b) re"an"an lateral 'an ($) re"an"an !lumik


7/18

Perpindahan dari percontoh batuan baik aksial (l) maupun lateral

(D) selama pengujian diukur dengan menggunakan dial gauge atau

electric strain gauge.Dari hasil pengujian kuat tekan, dapat digambarkan

kurva tegangan-regangan (stress-strain) untuk tiap percontoh batu,

kemudian ari kurva ini dapat ditentukan sifat mekanik batuan &

. uat tekan c

. Batas #lastik #

0. s6atio=

l1

a1

11111111111111..(.?)

111111111111111(.")

v!a/l

c

#

l

l

a

aa

a ! regangan aksial

l ! regangan lateral

v ! regangan volumik

Gambar 2.6 : ur!a te"an"an#re"an"an asil &en"uian kuat tekan batuan


8/18

Pen"uianTriaksial

Pengujian ini adalah salah satu pengujian yang terpenting dalam

mekanika batuan untuk menentukan kekuatan batuan di baah

tekanan triaksial. Percontoh yang digunakan berbentuk silinder

dengan syarat-syarat sama pada pengujian kuat tekan.

Dari hasil pengujian triaksial dapat ditentukan &

- Strength envelope (kurva instrinsic) atau selubung kekuatan

- uat geser atau shear strength

-'udut geser dalam,

- ohesi, @

0!0!

Gambar 2.7 : n'isi te"an"an &a'a &en"uian triaksial


9/18

@

n

Gambar 2.8 : 9in"karan +r 'an kur!a instrinsikasil &en"uian triaksial

Pen"uian uat Tarik#/i Brailia (In'ire$t TensileStren"t,

Test)

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kuat tarik (tensile

strength) dari percontoh batu berbentuk silinder secara tidak

langsung. Alat yang digunakan adalah mesin tekan seperti pada

pengujian kuat tekan.P

P

6

B

uat Carik & t

!

Gambar 2.; : Pen"uian uat Tarik

P11111111111111111111.(.)

RH


10/18

2.- riteria eruntuan Batuan

riteria keruntuhan batuan ditentukan dengan asumsi regangan bidang

(plane strain) atau tegangan bidang (plane stress) agar perhitungan

menjadi sederhana.

2.-.1 riteria +,r

Ceori


11/18

2.-.2 riteria +r = 0ulmb

Pada kriteria


12/18

r

n

0

r t

! n tg / @

C

'@

t F 0 n <

eterangan gambar &

r G r ! bidang rupturet G t ! 2aris kuat geser @oulomb

- 0 ! diameter lingkaran


13/18

aE !

b

@

ab

F 0

dasar teori mekanika batuan

Documents